[實用新型]高精度無級調速材料拉伸試驗機

有效

• 申請號: 201320488649.3
• 申請日: 2013-08-09
• 公開（公告）號: CN203405380U
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 吳躍新
• 申請（專利權）人: 上海博信機器人科技有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 上海浦東良風專利代理有限責任公司 31113
• 代理人: 陳志良

技術領域

本實用新型涉及一種材料性能測試試驗機，特別是公開一種高精度多功能無級調速材料拉伸試驗機，屬于機器人自動化技術領域。

背景技術

眾所周知，材料的試驗具有復雜性、多樣性、材料的性能決定了產品質量的好壞，而材料的塑性變形、拉伸極限對材料性能起決定作用。盡管我國現行拉伸試驗標準和國際標準都對拉伸速率做了規定，但不同實驗室即使采用了相同的拉伸速率，測得的屈服強度仍會有較大分散性，這主要大部分試驗機采用手動加載，屬于開環控制，拉力通過液壓表來讀取，不能實時保存和分析數據，通常液壓表讀取的數據和實際拉力誤差比較大。

對國內外現有的機器人行業進行檢索，可以發現大部分機器人都應用于焊接和搬運行業，國內的材料拉伸試驗裝置都是比較簡單，對普通的材料拉伸試驗能滿足普通的要求，而通常高校和研究院所的試驗均比較復雜，對材料的穩定性.精度和運算等要求比較苛刻，因此現有技術的材料拉伸試驗機明顯不能滿足使用要求。

發明內容

本實用新型的目的是解決現有技術的缺陷，設計一種高精度多功能無級調速材料拉伸試驗機，實現全程全自動拉伸控制測試和保存分析數據，也是一種高效、可靠、穩定的材料拉伸試驗機器人。

本實用新型是這樣實現的：一種高精度無級調速材料拉伸試驗機，包括導向定位機構、傳動機構、測量機構和控制系統，其特征在于：所述的導向定位機構由兩個直線滑軌組成，通過線性導軌間的順次相對運動，保障試驗機的橫向和縱向跳動，通過調整間距保證兩個X軸方向受力平衡；傳動機構主要有由T型絲杠、軸承座和螺母組成，T型絲杠承受大負載，大力矩，螺母副采用銅襯套防止卡死現象，采用伺服電機和行星減速機作為動力源，保證精度和無級調速；測量機構主要包括力傳感器和電子引伸計，力傳感器測量拉力數據，電子引伸計測量位置數據；控制系統主要利用IPC平臺，包括上位機、光電編碼器和以太網模塊。

所述的T型絲杠左右旋同時兩個方向運動，拉力負荷的產生是通過同一個T型絲杠的左右旋運動，來產生拉力，T型絲杠可以承受高的負荷，銅套螺母副傳動相現對于滾珠絲杠產生的軸向力和徑向力更大。所述測量機構的力傳感器通過MODBUS通訊，力傳感器用于檢測系統的拉力變化，通過RS232端口傳輸給上位機，上位機每10MS掃面和更新一次，并交給數據庫保存，以進行下一個周期的分析和運算。

所述試驗機的行程通過光電編碼器和電子引伸計全閉環控制，一方面通過光電編碼器控制伺服電機轉動的速度和精度，從而保證材料拉伸的精度，另一方面將電子引伸計與待測物件的兩端并聯，實時測量待測物件的拉伸和形變，實現了全程全閉環控制和試驗。

所述試驗機的測力范圍為0～2000N；測量精度：±0.1%；速度精度：1%；形變測量精度：0.5%；測試樣件寬度：300?mm；最大行程：500mm；安全裝置：自動診斷、定時測量、過載保護、超負檢查等異常安全保護、通過臺式機或筆記本上位機控制。

本實用新型的軟件運行在Windows環境下，用visual?basic軟件編寫運算代碼，通過MODBUS通訊協議控制伺服電機的運行。程序的掃描周期是0.01s，每0.01s讀取和保存一次數據，然后通過電腦運算，控制電機下一個掃描周期的位移和速度，真正做到實時控制，實時監控。

本實用新型的操作方法：整套試驗裝置通過T形絲杠安裝在兩端的軸承座上，力傳感器外接數字顯示儀表，以顯示測得的載荷值，將待檢測的樣品用壓塊固定在兩端的夾具上，兩端的夾具分別固定在絲杠兩端的螺母上，通過左右旋對拉絲杠，試件兩端受力拉伸，另一位移傳感器（電子引伸計）安裝試件兩端的夾具上，當試件拉伸時，位移傳感器實時傳輸到電腦上。設定好拉伸的曲線和實驗要求，電機拉伸或壓縮按鈕，電機通過行星減速機增大力矩，帶動絲杠轉動，因為絲杠是左右旋，則絲杠螺母往兩側移動，從而帶動試件左右向兩端拉伸。

實驗結果表明，本實用新型能夠很好地完成試件拉伸，拉伸效果良好，得到了用戶的一致好評，擁有非常廣闊的使用前景和市場前景。

本實用新型具有以下特點：

1、關鍵零部件，采用松下伺服系統等品牌產品，全程力傳感器控制，光電編碼器和電子引伸計全閉環控制行程等；

2、行星減速機控制系統，具有效率高、壽命長、噪音低、免維護的優點。采用純數字的鎖相環位置脈沖控制模式，無零飄、無失調；

3、采用高精度T型絲杠加載，加載平穩，試驗機的壽命長，長期穩定性好且節能；

4、多種保護措施。如：功率環節的各種電氣保護，軟件部分的超載，超位移保護，機械強制安全限位保護等；